盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的意義與相互關(guān)系

1、第34周工作報告曾凡宇一、工作概述（一）工程現(xiàn)階段進(jìn)展路土體加固，家條站盾構(gòu)始發(fā)工作，惠濟(jì)路與家條段收尾段推進(jìn)與接受準(zhǔn)備 工作。（二）主要工作容了解盾構(gòu)推進(jìn)各參數(shù)之間的關(guān)系，探討工程實際中出現(xiàn)的問題與盾構(gòu)參數(shù)的 選定之間的因果關(guān)系。分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)并與相關(guān)論文做對比，觀察盾構(gòu)出洞過程。下文將所見所得分類逐一敘述。二、盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的意義與相互關(guān)系（一）盾構(gòu)掘進(jìn)各參數(shù)的概念1. 掘進(jìn)參數(shù)的選擇依據(jù)地質(zhì)情況判斷，盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)，地面監(jiān)測結(jié)果反饋，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。2. 掘進(jìn)（1）推進(jìn)油缸的壓力：控制盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)和轉(zhuǎn)向。（2）推進(jìn)油缸的行程：指油缸伸出的伸長量。（3）速度：即掘進(jìn)速度，以總推力和刀盤扭矩為參考量。

2、（4）總推力：推進(jìn)油缸的總推力。（5）出土量：43方，可由盾構(gòu)機(jī)開挖直徑得出。2. 刀盤(1) 轉(zhuǎn)速與扭矩：正常情況轉(zhuǎn)速參考扭矩。3. 環(huán)流(略)4. 土艙壓力其設(shè)定應(yīng)由工程師決定，有以下兩個原則：密圭寸土艙的土壓力應(yīng)可以維持刀盤前 方開挖面的穩(wěn)定，不致于因土壓偏低造成土體塌陷、 地下水流失；也不致于因土 壓偏高造成土體表面隆起、地表建筑設(shè)施破壞等。密封土艙的土壓力應(yīng)盡可能低， 以降低掘進(jìn)扭矩和推力，提高掘進(jìn)速度，降低土體對刀具的磨損，最大限度地降 低掘進(jìn)成本。(2) 調(diào)整：若壓力大時可以采取以下幾個措施來降低壓力：加快螺旋輸送機(jī)的 轉(zhuǎn)速，增加出渣速度，降低渣倉渣土的高度；適當(dāng)降低推進(jìn)油缸的推

3、力；降低泡沫和空氣的注入量，適當(dāng)?shù)呐懦鲆欢康目諝饣蛩?。若壓力小時可以采取 相反措施。(二) 統(tǒng)計分析1. 扭矩與總推力的統(tǒng)計關(guān)系表扭矩與總推力的關(guān)系500040003000200010000- 扭矩Lm)VW np，Nr Ji . l n r IH Ml/li M . j*i一總推力(T)% I V I” r 止- J.內(nèi)2-4乂嚴(yán)m(xù) in hi im i hub 1 viw n niain ibiibhiiiii ni u imin niBi hub i iiih iiih ! aHiiiinii iimi riiiiiimi ibi24 17 70 93 116 139 162 185

4、208 23 254 277環(huán)數(shù)n 化后的對比壞數(shù)力 速度 距推誼進(jìn)人 扭總轉(zhuǎn)3棧分析：(1) 圖1兩者基本吻合線性關(guān)系?？梢娛欠现苯咏?jīng)驗的。(2) 圖2中刀盤轉(zhuǎn)速的波動變化程度最小，與施工過程中的人為控制情況相吻 合；掘進(jìn)速度、貫入度的波動程度最大，應(yīng)是由于地質(zhì)情況的差距而對掘進(jìn)產(chǎn)生 了重要影響。同時，除了出洞階段，兩者的波動基本同步，而出洞階段的不同是 由于自身的特殊性。2. 由各項參數(shù)頻數(shù)分布直方圖得均近似服從正態(tài)分布3. 刀盤轉(zhuǎn)速與掘進(jìn)速度的關(guān)系之前圖表指出推進(jìn)速度隨著刀盤轉(zhuǎn)速的增大而增大，且大部分轉(zhuǎn)速趨于恒定，而其推進(jìn)速度也穩(wěn)定在某個值附近。再做其兩者散點圖：*掘進(jìn)速度-刀 盤轉(zhuǎn)速

5、(J J111110102()304050掘進(jìn)速度圖3可得兩參數(shù)間匹配特性很弱，因此在實際工程中，其設(shè)定主要由各個因素考量的施工經(jīng)驗得出，人為控制因素比較大。4.刀盤扭矩與刀盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系扭矩轉(zhuǎn)速天系El(ipini)成正比關(guān)系。但是在散點圖上呈現(xiàn)微弱的方向關(guān)系。分析原因是操作人員在大扭矩開挖地層中降低刀盤轉(zhuǎn)速，由此出現(xiàn)兩者反向增長的現(xiàn)象。5. 扭矩與掘進(jìn)速度的關(guān)系圖5推進(jìn)速度-扭矩關(guān)系圖扭矩（血）刀盤扭矩與推進(jìn)速度之間近似呈指數(shù)形式增加。而推進(jìn)速度與總推力近似呈 線性關(guān)系，意味著此時總推力也是增大的。當(dāng)千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度增加，千斤頂?shù)?推力和扭矩也同時增加，這是一個動態(tài)的問題。附表：掘進(jìn)中參數(shù)的

6、參考圍參數(shù)名稱一般正常圍參數(shù)名稱一般正常圍參數(shù)名稱一般正常圍刀盤轉(zhuǎn)速1.7 2.0rpm1號土倉壓力0 1.8bar2號鉸接位移10 140mm刀盤扭矩220bar以下2號土倉壓力0.8 2.5bar5號鉸接位移10 140mm螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速4.0 10rpm3號土倉壓力0.8 2.5bar10號鉸接位移10 140mm螺旋機(jī)扭矩120bar以下4號土倉壓力1 3bar13號鉸接位移10 140mm螺旋機(jī)艙門位200800mm5號土倉壓力1 3bar1號泡沫液體流移量A組油缸推力60 140bar螺旋機(jī)前艙門土壓1 3bar2號泡沫液體流量B組油缸推力80 160bar螺旋機(jī)后艙門土壓0bar3號

7、泡沫液體流量C組油缸推力100180bar4號泡沫液體流量D組油缸推力80160bar1號泡沫氣體流量推進(jìn)速度0 80mm/min2號泡沫氣體流量鉸接力0 100bar3號泡沫氣體流量4號泡沫氣體流量（三）各參數(shù)與控制工程質(zhì)量的關(guān)系1. 與沉降控制方面的關(guān)系首先，導(dǎo)致沉降的客觀原因有倉壓不足導(dǎo)致開挖面土體松弛坍塌，輸送機(jī)轉(zhuǎn)速太快，盾體本身變形，盾構(gòu)機(jī)自身振動，導(dǎo)致土體壓密沒有注漿注漿不充分或漿量不夠，地面超載引起土體壓縮隧道襯砌變形等。 而主要控制因素有土倉壓力、 每環(huán)出土量、每環(huán)注漿量掘進(jìn)時土倉的壓力的控制如前所述根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度、螺旋輸送機(jī)的控制來調(diào)節(jié)；而與盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的關(guān)系中，出土量

8、、注漿情況對沉降的發(fā)展影響最大。 而出土 量、注漿情況都與掘進(jìn)速度有密切關(guān)系。 掘進(jìn)速度太小，由于盾構(gòu)機(jī)的擾動會導(dǎo) 致出土量偏大，出土量太大就回降低土體的承載力，加大沉降。而推進(jìn)速度過大， 會導(dǎo)致注漿無法跟上，漿體無法初凝，沒有足夠的強(qiáng)度也會導(dǎo)致沉降。 故掘進(jìn)速 度需要保持在一個經(jīng)驗區(qū)間。2. 管片質(zhì)量也與掘進(jìn)參數(shù)有著聯(lián)系，但是較細(xì)微，待深入了解，略。3. 掘進(jìn)參數(shù)出現(xiàn)異常的情況及原因（1）推力大，扭矩小，推進(jìn)速度小可能的原因：鉸接油缸壓力過大（暫不了解），必要時釋放；土倉壓力過高；刀 具嚴(yán)重磨損。（2）刀盤扭矩大，推進(jìn)速度小可能的原因及處理：可能有泥餅產(chǎn)生，應(yīng)立即停止掘進(jìn)并加泡沫、水?dāng)嚢?。?/p>

9、3）土倉壓力上升快可能的原因及處理：開挖面坍塌，應(yīng)適當(dāng)加快掘進(jìn)速度并增加土倉壓力防止惡化。三、盾構(gòu)出洞（一）盾尾支撐布設(shè)在最后一環(huán)負(fù)環(huán)和井壁結(jié)構(gòu)之間加設(shè)了鋼后靠。（二）負(fù)環(huán)拼裝盾構(gòu)后座選用7環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝而成，考慮到電瓶車長度及吊運土箱、管片的需要，其中設(shè)開口環(huán)5環(huán)、閉口環(huán)2環(huán)。（三）洞門鑿除洞口混凝土鑿除，首先鑿除側(cè)砼保護(hù)層露出排鋼筋并割除排鋼筋，然后鑿除、外排鋼筋間的混凝土，之后按專項施工方案在端頭加固圍隨機(jī) 鉆10個垂直孔，取出土芯，觀察土芯強(qiáng)度、均勻性以及水的含量。根據(jù)檢查孔 的出水量、強(qiáng)度及均勻性判別。特別注意水平孔出水量，如果出水量超過限值, 就須重新進(jìn)行加固。最后鑿出外排鋼筋割除

10、外排鋼筋。 清理混凝土碎塊。洞門鑿 除要連續(xù)施工，盡量縮短作業(yè)時間，以減少正面土體的流失量。整個作業(yè)過程中, 由專職安全員進(jìn)行全過程監(jiān)督，杜絕安全事故隱患，確保人生安全，同時安排專 人對洞口上的密封裝置做跟蹤檢查，起到保護(hù)作用（四）盾構(gòu)上靠左32014-07-27（五）加固區(qū)推進(jìn)力卩密測點并加強(qiáng)監(jiān)測頻率；嚴(yán)格控制土壓 （ 力；嚴(yán)格控制出土量；推進(jìn)速度偏慢，盾構(gòu)出 洞時推進(jìn)速度宜控制在5mm/min以，確保盾構(gòu) 頂進(jìn)壓力以及刀盤扭距不至于太大，且影響盾 構(gòu)機(jī)性能。（六）非加固區(qū)推進(jìn)嚴(yán)格控制土壓力；嚴(yán)格控制出土量；適當(dāng) 提高推進(jìn)速度。（七）注意事項1. 負(fù)環(huán)管片脫出盾尾后，周圍無約束，在推力作用下

11、易發(fā)生變形，為此需采取必要的加固措施。2. 千斤頂總推力控制在適當(dāng)?shù)膰ú怀^鋼后靠的設(shè)計荷載）。3. 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞門圈時，需密切注意洞圈止水裝置是否完好，必要時需對其采取 補(bǔ)加固措施，確封效果。4. 拼裝負(fù)環(huán)管片時，要保證管片和盾構(gòu)機(jī)下部的合理間隙。5. 確保盾尾油脂的壓入量和均勻性，保證盾尾密封效果。6. 初始注漿時，注漿壓力的設(shè)定要綜合考慮地面沉降要求和洞門密封裝置的承壓 能力。7. 除了洞口特殊環(huán)外，其他負(fù)環(huán)管片可不貼止水密圭寸條。四、本周工作總結(jié)1. 完整地了解盾構(gòu)工作的整個流程，初步系統(tǒng)的形成了直觀概念。下一步則需要繼續(xù)深入2. 大體了解了盾構(gòu)各參數(shù)的意義與控制工程質(zhì)量的關(guān)系， 然而由于盾構(gòu)機(jī)的可操 作性很強(qiáng)，掘進(jìn)參數(shù)的選擇并不能一概而定，每一種不同的地形就是完全不一樣 的操作方法，需根據(jù)不同的實際情況選擇相應(yīng)的掘進(jìn)參數(shù)。3. 某些文獻(xiàn)專業(yè)性強(qiáng)，涉及理論部分比較晦澀，理解存在困難，需要循序漸進(jìn)。 還有各學(xué)科存在交叉問題，綜合應(yīng)用